JPS6081413A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンのバルブタイミング制御装置に関
するものである。

〔従来技術〕

一般にエンジンのバルブタイミング制御装置は、エンジ
ンの運転状態に応じて該エンジンの吸、排気弁の開閉時
期を可変制御し、エンジンを効率よく運転しようとする
ものである。そしてこのバルブタイミング制御装置の１
例として、従来、特公昭５２−３５８１９号公報に示さ
れるように、エンジンの出力軸とカムシャフトとの間に
遠心ガバナによって制御される遊星歯車機構を設け、エ
ンジンの回転によって生ずる遠心力を利用して出力軸及
びカムシャフトの回転に位相差を生しさせ、これにより
バルブタイミングを可変制御するようにしたものがある
。また他の装置として、カムシャフトにその軸方向にプ
ロフィールの異なるカム面を形成し、該カムシャフトを
軸方向に摺動させて、これによりバルブタイミングを可
変制御するようにしたものがある。

しかしながら前者の従来公報記載のハルブクイミング制
御装置では、構造が複雑であり、しかもエンジン回転数
以外の運転状態に応じてバルブタイミングを変えること
ができないという問題があった。一方、後者の装置では
、これも構造が複雑であり、しかも力ムシ中フトを軸方
向に摺動させるようにしているので、動作の応答性及び
信頼性が悪いという問題があった。

これに対し本件出願人は、カムシャフトに回動部材を回
動自在に支承するとともに、この回動部材の嵌装孔にバ
ルブステムに力を伝達するタペットを摺動自在に嵌装し
、さらに上記回動部材と、電磁ソレノイド等のアクチュ
エータによって摺動されるコントロールシャフトとを保
合連結し、このアクチュエータによりエンジンの運転状
態に応じて回動部材を回動させ、カム面のタペットへの
押圧タイミングを変えてバルブタイミングを可変制御す
るようにしたものを既に開発している（特願昭５７−１
７５５７８号）。この構造のバルブタイミング制御装置
は、従来装置に比し、構造が簡単であり、しかもその構
造上、確実な動作を期待しうるという利点を有するが、
回動部材にカム面からの押圧力が作用すると、コントロ
ールシャフトが逆方向に摺動して回動部材が逆方向に回
動するおそれがあり、又かかる問題点を解決するために
は、電磁ソレノイドに電流を流し続けておく等、アクチ
ュエータを保持制御する必要があって該アクチュエータ
の耐久性が低下するおそれがある。

またこのようなバルブタイミング制御装置においては、
エンジンをより一層’Ａノ率よく運転するために、吸、
排気弁のバルブタイミングをそれぞれ反対方向に又は独
立に動かすことが望まれるが、この場合吸気弁側及び排
気弁例の各々にアクチュエータを設けるようにすると、
コスト的に好ましくない。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる状況においてなされたもので、本件
出願人の開発に係るエンジンのノ＼ルブタイミング制御
装置をさらに発展させ、アクチュエータを保持制御する
ことなく、回動部材の逆転を防止し、さらには吸、排気
弁のバルブタイミングを１つのアクチュエータでもって
各々別個に可変制御せんとするものである。

〔発明の構成〕

そこでこの発明は、吸気側及び排気側の各々にタペット
を内装した回動部材を設けるとともに、該回動部材を回
動させるためのコントロールシャツトラ設け、該コント
ロールシャフトをエンジンの運転状態に応じて回転する
ようにし、このコントロールシャフトと回動部材とをウ
オームギヤにより連結するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例によるエンジンの
バルブタイミング制御装置を示し、これはデュアルイン
ダクション方式の４気筒エンジンに適用した例である。

図において、１は第１〜第４の４つの気筒２ａ〜２ｄを
有するエンジンであり、上記各気筒２ａ〜２ｄにはそれ
ぞれ高負荷用及び低負荷用吸気ボート３ａ、３ｂと第１
．第２の排気ポー）４ａ、４ｂとが形成され、該各ボー
）３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂにはそれらを開閉する吸、排
気弁５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂが配設されている。また上
記吸気ボート３ａ、３ｂには吸気マニホールド７ａ、７
ｂが、上記排気ポート４ａ。

４ｂには排気マニホールド８ａ、８ｂがそれぞれ接続さ
れ、上記高負荷用吸気ボート３ａの吸気マニホールド７
ａの途中には高負荷時に開放される開閉弁９が配設され
ており、上記各気筒２ａ〜２ｄは低負荷時は低負荷用吸
気ボート３ｂのみから、高負荷時は高負荷用及び低負荷
用の両吸気ボート３ａ、３ｂから吸気が供給されるよう
になっている。

また上記エンジン１には上記吸、排気弁５ａ。

５ｂ、６ａ、６ｂをそれぞれ開閉駆動する吸気側及び排
気側の動弁装置１０．１１が設けられている。この動弁
装置１０．１１において、吸、排気弁５ａ、５ｂ、６ａ
、５ｂのバルブステム１２゜１３（但し、図中には１組
の吸、排気弁５ａ、６ａのバルブステムのみが示されて
いる）はバルブガイ）”１４．１５を介してエンジン１
のシリンダヘッド１ａに支承され、該バルブステム１２
，１３の上端付近にはコツタ１６を介してリテーナ１７
が取付けられ、該リテーナ１７とシリンダヘッド１ａ間
にはバルブステム１２，１３を上方に付勢するバルブス
プリング１８．１９が配設されている。またバルブステ
ム１２，１３の上方には円柱状のタペソ１−２０．２１
が配設され、該クペソ）２０．２１の上方には該タペッ
ト２０．２１を介して吸、排気弁５ａ、５ｂ、６ａ、６
ｂを押圧するカムシャフト２２．２３が設けられ、該カ
ムシャフト２２．２３はタイミングベルト２４を介して
エンジンのクランクシャフト（図示せず）と連結され、
エンジンの出力によって回転駆動されるようになってい
る。

さらに上記エンジン１には上記２組のうちの１組の吸、
排気弁５ａ、６ａの開閉時期を可変制御するバルブタイ
ミング可変機構２５が設けられている。この可変機構２
５において、２６．２７は上記タペッ）２０．２１を摺
動自在に嵌装する嵌装孔２６ａ、２７ａを有する回動部
材で、該回動部材２６．２７はカムシャフト２２．２３
の回りに回動自在に支承されており、該回動部材２６゜
２７の上方には相互に連結されたコントロールシャフト
２８．２９が配設され、該コントロールシャフト２８．
２９はモータ３０によってエンジン回転数に応じて回動
されるものである。

そして上記左右の回動部材２６．２７を連結する連結軸
３２．３３の中央突起ｕ５３２ａ、３３ａには相互に反
対方向にウオーム歯車加工が施され、一方上記コントロ
ールシャフト２８．２９にはＬ記中央突起部３２ａ、３
３ａのウオーム歯と噛合するこれも反対方向に切られた
歯を有するウオームギヤ３４．３５が形成されており、
このようにして上記回動部材２６．２７とコントロール
シャフト２８．２９とは上記ウオーム歯とウオームギヤ
３４，３５とからなるウオームギヤ機ｆｊＩ３６゜３７
によって連結され、上記コントロールシャフト２８．２
９の同一方向の回転により上記回動部材２６．２７がカ
ムシャフト２２．２３の回りに相互に反対方向に回動さ
れるようになっている。

また上記２組のうちの他方の吸、排気弁５ｂ。

６ｂの動弁装置１０．１１においては、そのタペット２
０．２１はシリンダヘッド１ａに支承されており、従っ
てこの吸、排気弁５ｂ、６ｂの開閉時期は席に一定とな
っている。

次に第３図を用いて動作について説明する。ここで第３
図はエンジン低回転時及び高回転時における吸、排気弁
５ａ、５ｂ、６ａ、５ｂの開閉時期を示す。

エンジンが作動すると、カムシャフト２２，２３がエン
ジンと同期回転して、該カムシャフト２２．２３のカム
面２２ａ、２３ａはタペット２０゜２１を介して吸、排
気弁５ａ〜６ｂを押圧し、該吸、排気弁５ａ〜６ｂは吸
、排気ボート３ａ〜４ｂを開閉する。そしてエンジンの
低負荷時には、高負荷側の吸気マニホールド７ａの開閉
弁９は全閉状態に保持されており、各気筒２ａ〜２ｄに
は低負荷用吸気ボート３ｂのみから吸気が供給される。

またエンジンの高負荷時には、高負荷側吸気マニホール
ド７ａの開閉弁９は開かれ、各気筒２ａ〜２ｄには今度
は高負荷用及び低負荷用の両吸気ボート３ａ、３ｂから
吸気が供給されることとなる。そしてこの高負荷時にお
いて、エンジンが低回転のときには、バルブタイミング
可変機構２５は作動しておらず、回動部材２６．２７は
その中心線ａ、ｂが吸、排気弁５ａ、６’ａの中心線ｃ
２ｄとほぼ一致する状態となっている。この状態では、
吸、排気弁５．ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは第３図に破線１
１．Ｅｌで示すようなタイミングで開閉される。即ち、
排気弁６ａ、６ｂはピストン下列、６ＢＤｃ付近で開い
たのちピストン上死点ＴＤＣ付近で閉し、吸気弁５ａ、
５ｂはピストン上死点ＴＤＣ付近で開いたのちピストン
下死点ＢＤＣ（ｄ近で閉じることとなる。

次にこの高負荷時においてエンジンが高回転になると、
モータ３０がコントロールシャフト２８゜２９をそれぞ
れ回転させ、該コントロールシャフト２８．２９の回転
はウオームギヤ３６．３７によって回動部材２６．２７
に伝達され、該回動部材２６．２７はカムシャフト２２
．２３の回りに矢印Ａ方向、Ｂ方向、即ちカムシャフト
２２．２３の回転方向と同方向、逆方向に回動する。す
るとこの状態では、排気側のカムシャフト２３のカム面
２３ａのタペット２１を押圧するタイミングが早くなり
、吸気側のカムシャフト２２のカム面２２ａのタペット
２０を押圧するタイミングが遅（なり、これにより排気
弁６ａは第３図に実線Ｅ２で示すように、他方の排気弁
６ｂの開閉タイミング（第３図の破線Ｅ１参照）に比し
進んだタイミングで開閉され、吸気弁５ａは第３図に実
線Ｉ２で示すように、他方の吸気弁５ｂの開閉タイミン
グ（第３図の破線■１参照）に比し遅れたタイミングで
開閉されることとなる。

このようにエンジンの高負荷低回転時にはエンジンの爆
発行程において排気弁が遅れて開閉することによって膨
張力が無駄なくピストンに伝達され、吸入行程において
吸気弁が早く開閉することによって吸気流速が遅くても
十分な吸入空気量が確保されるとともに、吸気の吹き返
しによる充填効率の低下が防止され、その結果燃費を大
幅に改善できる。またエンジンの高負荷高回転時には、
排気行程において一方の排気弁が早く開閉することによ
って排気が早く排出されてピストンの抵抗が軽減され、
吸入行程において一方の吸気弁が遅く開閉することによ
って全体としての吸気弁の開弁時間が長（なり、慣性力
によって吸入空気量が増大して充填効率が向上し、その
結果高エンジン出力を得ることができる。

以上のような本実施例の装置では、コントロールシャフ
トと回動部材とをウオームギヤで連結するようにしたの
で、カムの押圧力が回動部材に作用しても、該回動部材
の回動力がウオームギヤを介してコントロールシャフト
に伝達されて該コントロールシャフトが回転してしまう
ということはなく、その結果回動部材の逆転は確実に防
止される。またこのようにコントロールシャフ］・は回
動部材の回動力によっては回転しない結果、モータに一
定のトルクをかけておく　ｉ＝要がなく、その結果モー
タの保持制御が不要となるとともに、モータの耐久性を
保証できる。

また本装置では、吸気弁側と排気弁例の各々のバルブタ
イミングを変えるバルブタイミング可変機構を設け、該
可変機構をウオームギヤ機構でもって構成したので、１
つのアクチュエータでもって吸気弁と排気弁のバルブタ
イミングを独立に制御することができ、その結果エンジ
ンの運転状態に応じた最適なバルブタイミング制御が可
能となり、エンジンを効率よく運転できる。

なお上記実施例ではデュアルインダクション方式の４バ
ルブエンジンに通用した場合について説明したが、本発
明は吸、排気ボートを１つずつ備えた２バルブエンジン
についても同様に適用できる。またバルブタイミングの
制御の方法は上記実施例と異なる方法であってもよい。

さらにバルブタイミングの制御はエンジン回転数に応じ
て行なうものに限らず、負荷その他のエンジンの運転状
態に応して行なうようにしてもよい。またさらにバルブ
タイミングの変化量は、ウオームギヤ機構のギヤ比ある
いはギヤのピンチを吸気弁側と排気弁側とで異なる値に
設定して、コントロールシャ〔発明の効果〕 以上のように、本発明に係るエンジンのハルブクイミン
グ制御装置によれば、その回動によってバルブタイミン
グを可変にする回動部材を吸気側と排気側の各々に設け
るとともに、エンジンの運転状態に応して回動するコン
トロールシャフトを設け、回動部材とコントロールシャ
フトとをウオームギヤで連結し、コントロールシャフト
の回転により回動部材を回動させるようにしたので、ア
クチュエータを保持制御するｄ・要がなく、該アクチュ
エータの耐久性を保証でき、又回動部材の逆転を確実に
防止でき、さらには１つのアクチュエータでもって吸、
排気弁のバルブタイミングを各々独立に制御でき、エン
ジンの運転状態に応じた最適な制御が可能であるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンのハルブタイ
ミング制御装置の平面図、第２図は上記装置の要部の断
面図、第３図は上記装置の動作を説明するための吸、排
気弁の開閉時期を示す図である。 ５ａ、６ａ・・・吸、排気弁、１２．１３・・・バルブ
ステム、２０．２１・・・クペット、２２．２３・・・
カムシャフト、２２ａ、２３ａ・・・カム面、２６，２
７・・・回動部材、２６ａ’、２７ａ・・・嵌装孔、２
８゜２９・・・コントロールシャフト、３６，３７°°
°ウオームギヤ。 特許出願人　東洋工業株式会社 代理人　弁理士　早　瀬　憲　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｆｉｌ　：Ｌンジンの運転状態に応じてバルブタイミン
   クヲ可変制御するエンジンのバルブクイミンク制御装置
   であって、カムシャフトのカム面からの力をバルブステ
   ムへ伝達するタペットと、該タペットを摺動自在に嵌装
   する嵌装孔を有し吸、排気側のカムシャフト回りにそれ
   ぞれ回動自在に支承されバルブタイミングを可変にする
   回動部材と、吸、排気１ｐすの各々に設けられエンジン
   の運転状態に応して回転するコントロールシャフトと、
   上記コントロールシャフトと回動部材とを連結し該コン
   トロールシャフトの回転により上記回動部材をカムシャ
   フト回りに回動させるウオームギヤとを備えたことを特
   徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。